rancang sodium hipoklorit
PABRIK SODIUM HIPOKLORIT
DARI AIR LAUT
DENGAN PROSES ELEKTROLISA
PRA RENCANA PABRIK
OLEH :
SAVITRY KURNIASTITI
NPM. 0831010034
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”
JAWA TIMUR
2012
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
LEMBAR PENGESAHAN
TUGAS AKHIR
PABRIK SODIUM HIPOKLORIT DARI AIR LAUT DENGAN
PROSES ELEKTROLISA
Disusun Oleh :
SAVITRY KURNIASTITI
NPM : 0831010034
Telah dipertahankan dihadapan dan diterima oleh Tim Penguji Tugas Akhir
Program Studi Teknik Kimia FTI UPN ’’Veteran’’ Jawa Timur
pada tanggal, 15 Juni 2012
Tim Penguji,
Pembimbing,
1.
Ir. Tutuk Harsini, MT
NIP. 19520916 198203 2 001
Ir. I Wayan Warsa
NIP. 19500515 198503 1 001
2.
Ir. Bambang Wahyudi, MS
NIP. 19580711 198503 1 001
3.
Ir. Siswanto
NIP. 19541212 198303 1 001
Mengetahui :
Dekan Fakultas Teknologi Industri
Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur
Ir. Sutiyono, MT
NIP. 19600713 198703 1 001
i
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
KATA PENGANTAR
Puji syukur panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan
segala rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan Tugas
Akhir ini dengan judul : “Pabrik Sodium Hipoklorit Dari Air Laut Dengan Proses
Elektrolisa”.
Tugas Akhir ini diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan dalam
memperoleh gelar Sarjana Teknik, Program Studi Teknik Kimia pada Universitas
Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.
Dalam penyusunan skripsi ini penulis telah banyak mendapatkan
bantuan, bimbingan dan dorongan dari banyak pihak, maka melalui kesempatan
ini penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sangat mendalam kepada :
1. Bapak Ir. Sutiyono, MT
Selaku Dekan FTI UPN “Veteran” Jawa Timur
2. Ibu Ir. Retno Dewati, MT
Selaku Ketua Program Studi Teknik Kimia, FTI,UPN “Veteran”
Jawa Timur.
3. Bapak Ir. I Wayan Warsa
Selaku
Dosen
Pembimbing
yang
dengan
ketulusan
hati
menyediakan waktu untuk memberikan bimbingan dan pengarahan kepada
penulis sampai selesainya tugas akhir ini.
4. Dosen Program Studi Teknik Kimia , FTI , UPN “Veteran” Jawa Timur.
ii
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
5. Seluruh Civitas Akademik Program Studi Teknik Kimia , FTI , UPN
“Veteran” Jawa Timur.
6. Bapak Siam Prijanto dan Ibu Emidawati selaku kedua orangtua serta
kakak-kakakku tercinta yang telah memberikan dukungan dan bantuan
baik moril maupun spirituil serta doa kepada penulis.
7. Muh. Rizal Ferdiansyah yang sudah membantu dan memberikan
semangat, teman-teman ku tersayang anak B angkatan 2008 yang tidak
sempat penulis ungkapkan, penulis mengucapkan terima kasih yang
sebesar-besarnya atas dukungan dan bantuan kalian semua.
8. Meiswita
Romalawati
dan
Silfi
Nurul
Hikmah
sebagai
teman
seperjuangan. Semangat Kakak..
9. Pihak – pihak lain yang belum sempat penulis ungkapkan yang telah
memberikan dukungan maupun bantuan baik secara langsung ataupun
tidak langsung, penulis mengucapkan banyak terima kasih.
Penulis sadar, dalam penulisan tugas akhir ini masih jauh dari
sempurna. Oleh karena itu penulis mohon maaf yang sebesar-besarnya apabila
terjadi kesalahan baik yang disengaja ataupun tidak sengaja selama penulisan
tugas akhir ini.
Akhir kata, atas pehatiannya penulis ucapkan terima kasih.
Surabaya , 14 Juni 2012
Penulis
iii
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................ i
KATA PENGANTAR ................................................................................ ii
DAFTAR ISI ............................................................................................... iv
DAFTAR TABEL ....................................................................................... v
DAFTAR GAMBAR .................................................................................. vi
INTISARI.................................................................................................... vii
BAB
I
PENDAHULUAN .................................................................. I-1
BAB II
SELEKSI DAN URAIAN PROSES ....................................... II-1
BAB III
NERACA MASSA ................................................................. III-1
BAB IV
NERACA PANAS .................................................................. IV-1
BAB V
SPESIFIKASI ALAT ............................................................. V-1
BAB VI
PERENCANAAN ALAT UTAMA ....................................... VI-1
BAB VII
INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA.......... VII-1
BAB VIII UTILITAS ............................................................................. VIII-1
BAB IX
LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK............................... IX -1
BAB X
ORGANISASI PERUSAHAAN ............................................ X -1
BAB XI
ANALISA EKONOMI ........................................................... XI-1
BAB XII PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN ................................ XII-1
DAFTAR PUSTAKA
iv
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
DAFTAR TABEL
Tabel VII.1.
Instrumentasi pada Pabrik
VII - 5
Tabel VII.2.
Jenis Dan Jumlah Fire – Extinguisher
VII - 8
Tabel VIII.4.1 Kebutuhan Listrik Untuk Peralatan Proses Dan Utilitas VIII-63
Tabel VIII.4.2. Kebutuhan Listrik Untuk Penerangan Ruang Pabrik
Dan Daerah Proses
VIII-64
Tabel IX.1.
Pembagian Luas Pabrik
IX - 7
Tabel X.1.
Jadwal Kerja Karyawan Proses
X-9
Tabel X.2.
Perincian Jumlah Tenaga Kerja
X - 11
Tabel XI.1.
Biaya Total Produksi Dalam Berbagai Kapasitas
XI - 7
Tabel XI.2.
Modal Sendiri Pada Tahun Konstruksi
XI - 7
Tabel XI.3.
Modal Pinjaman Pada Tahun Konstruksi
XI – 8
Tabel XI.4.
Tabel Cash Flow
XI - 10
Tabel XI.5.
Internal Rate Of Return (IRR)
XI - 14
Tabel XI.7.
Pay Out Periode
XI – 16
v
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
DAFTAR GAMBAR
Gambar IX.1 Lay Out Pabrik ……………….……………….…………
IX - 8
Gambar IX.2 Peta Lokasi Pabrik ……………….……………….………
IX - 10
Gambar IX.3 Lay Out Peralatan Pabrik ……………….……………….
IX - 11
Gambar X.1 Struktur Organisasi Perusahaan ……………….…………
X - 13
Gambar XI.1 Grafik BEP ……………….……………….……………
XI - 18
vi
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
INTISARI
Perencanaan pabrik Sodium Hipoklorit ini diharapkan dapat berproduksi
dengan kapasitas 18.500 ton Sodium Hipoklorit / tahun dalam bentuk cair. Pabrik
beroperasi secara continuous selama 330 hari dalam setahun.
Sodium hipoklorit sangat diperlukan oleh berbagai industri kimia di
Indonesia karena banyak dipergunakan secara luas pada bidang industri kimia
proses seperti pada industri kertas, dimana sodium hipoklorit merupakan bahan
baku utama sebagai proses bleaching. Sodium hipoklorit juga berfungsi untuk
melumpuhkan (disinfektan) mikroorganisme laut agar tidak bersarang dan
merusak (biofouling) pada instalasi-instalasi yang menggunakan air laut. Sodium
hipoklorit juga digunakan untuk kebutuhan rumah tangga seperti pemutih pakaian,
dan juga untuk pengolahan air.
Secara singkat, uraian proses dari pabrik Sodium hipoklorit sebagai
berikut :
Pertama-tama Air laut yang mengandung NaCl dan H2O dielektrolisa
membentuk sodium hipoklorit Larutan produk elektrolisa kemudian diumpankan
pada kolom distilasi untuk proses pemisahan Sodium Hipoklorit dengan NaCl
yang masih terkandung didalam larutan produk. Sodium Hipoklorit dari kolom
distilasi kemudian disimpan dalam bentuk liquid sebagai produk akhir.
Pendirian pabrik berlokasi di Sepuluh, Madura dengan ketentuan :
Bentuk Perusahaan
: Perseroan Terbatas
Sistem Organisasi
: Garis dan Staff
vii
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Jumlah Karyawan
: 124 orang
Sistem Operasi
: Continuous
Waktu Operasi
: 330 hari/tahun ; 24 jam/hari
Analisa Ekonomi :
* Massa Konstruksi
: 2 Tahun
* Umur Pabrik
: 10 Tahun
* Fixed Capital Investment (FCI)
: Rp. 54.047.813.566,01
* Working Capital Investment (WCI)
: Rp. 293.333.333,26
* Total Capital Investment (TCI)
: Rp. 54.341.146899,27
* Biaya Utilitas (1 tahun)
: Rp.
3.177.508.411,81
* Biaya Produksi Total (Total Production Cost)
: Rp. 36.350.672.886,17
* Hasil Penjualan Produk (Sale Income)
: Rp. 64.142.174.481
* Bunga Bank (Kredit Investasi Bank BNI)
: 12%
* Internal Rate of Return
: 36,84%
* Rate On Equity
: 53,94%
* Pay Out Periode
: 2 Tahun 10 Bulan
* Break Even Point (BEP)
: 31,31%
viii
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
BAB I
PENDAHULUAN
I.1
LATAR BELAKANG
Natrium hipoklorit adalah senyawa kimia dengan rumus NaClO
dikenal juga sebagai sodium hipoklorit. Larutan sodium hipoklorit
umumnya dikenal sebagai pemutih atau chlorox, sering digunakan sebagai
disinfektan atau pemutih.
Sodium hipoklorit pertama kali diproduksi pada 1789 oleh Claude
Louis Berthollet di laboratorium nya di dermaga Javel di Paris, Perancis,
dengan
melewatkan
gas
klor
melalui
suatu
larutan
natrium
karbonat. Cairan yang dihasilkan, yang dikenal sebagai "Eau de Javel"
("Javel air"), adalah larutan sodium hipoklorit lemah. Menjelang akhir
abad kesembilan belas, ES Smith mematenkan metode produksi natrium
hipoklorit melibatkan elektrolisis air garam untuk menghasilkan natrium
hidroksida dan gas klorin, yang kemudian dicampur untuk membentuk
natrium hipoklorit.
Sodium hipoklorit sangat diperlukan oleh berbagai industri kimia
di Indonesia karena banyak dipergunakan secara luas pada bidang industri
kimia proses seperti pada industri kertas, dimana sodium hipoklorit
merupakan bahan baku utama sebagai proses bleaching. Sodium hipoklorit
juga berfungsi untuk melumpuhkan (disinfektan) mikroorganisme laut
agar tidak bersarang dan merusak (biofouling) pada instalasi-instalasi yang
menggunakan air laut. Sodium hipoklorit juga digunakan untuk kebutuhan
rumah tangga seperti pemutih pakaian, dan juga untuk pengolahan air.
Proses produksi sodium hypochlorite adalah menggunakan
elektrolisa. Elektrolisa adalah metode untuk menggunakan arus listrik
searah untuk menggerakkan sebuah reaksi kimia non-spontan. Elektrolisa
seringkali digunakan untuk memisahkan unsur kimia dalam suatu senyawa
I - 1
--------------------------------------------------------------------------------------------------Pra Rencana
Pabrik
Hipoklorit
Hak Cipta ©
milik UPN Sodium
"Veteran" Jatim
:
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
I 2
Pendahuluan
kimia dan atau untuk memicu reaksi untuk membentuk senyawa kimia
baru. Untuk kapasitas besar, diperlukan arus listrik yang tinggi agar proses
reaksi kimia menjadi efektif dan efisien.
I.2
TUJUAN
Perencanaan pabrik sodium hipoklorit ini memiliki tujuan utama
yaitu untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri, dimana kebutuhan akan
sodium hipoklorit ini cenderung meningkat setiap tahunnya.
I.3
MANFAAT
Sodium Hipoklorit dibutuhkan untuk memenuhi kebutuhan industri
kimia maupun kebutuhan rumah tangga, yaitu kegunaan sodium hipoklorit
pada industri kertas pada proses bleaching, pemutih pakaian, tekstil,
pengolahan air dan juga desinfektan.
I.4
ASPEK EKONOMI
Kebutuhan sodium hipoklorit di Indonesia khususnya, semakin
meningkat dengan peningkatan pertumbuhan kapasitas pada bidang
industri kimia. Kebutuhan sodium hipoklorit untuk Indonesia dapat
ditabelkan sebagai berikut :
Tabel I.1. Produksi Sodium Hipoklorit di Indonesia.
Tahun
Kapasitas (ton/th)
1997
7500
1999
338
2000
6334
2002
10545
2003
10545
2004
10545
2005
11688
2006
12661
2012
18500
Sumber : BPS Surabaya
--------------------------------------------------------------------------------------------------Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
I 3
Pendahuluan
Berdasarkan data dari BPS,
dapat kita lihat bahwa kebutuhan
Sodium hipoklorit (NaOCl) di Indonesia tidak terlalu besar yaitu antara
9.000– 10.000. ton/Thn. Sehingga dapat kita perkirakan untuk dua – tiga
tahun kedepan peningkatan produk NaOCl ± 12.000 ton/thn. Maka untuk
kapasitas terpasang pada pabrik ini, direncanakan kapasitas produksi
pabrik berlebih 50% untuk konsumsi dalam negeri. Sedangkan
harga
bahan baku dan produk yang akan kita hasilkan untuk pabrik ini yaitu :
1. Bahan baku yang digunakan pada pabrik NaOCl adalah air laut. Oleh
karena sebagian besar wilayah Indonesia dikelilingi lautan, maka
persediaan bahan baku yang telah ada sudah dirasa cukup untuk dapat
memenuhi kebutuhan bahan baku pabrik Sodium Hipoklorit (NaOCl)
ini.
2. Harga jual produk yang akan dihasilkan yaitu NaOCl (Sodium
Hipoklorit) dipasaran umumnya berkisar antara Rp 13500 per galon.
Harga diatas sewaktu-waktu juga akan terus berubah seiring
perkembangan harga dollar di Indonesia.
I.5
LOKASI PABRIK
Pemilihan lokasi pabrik secara geografis dapat memberikan
pengaruh yang besar terhadap lancarnya kegiatan industri. Oleh karena itu
harus dipertimbangkan agar dapat memberikan keuntungan yang sebesarbesarnya pada perusahaan. Pabrik Sodium Hipoklorit ini direncanakan
akan didirikan di Pulau Madura, Propinsi Jawa Timur. Pemilihan lokasi di
Madura mempertimbangkan beberapa hal, diantaranya :
--------------------------------------------------------------------------------------------------Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
I 4
Pendahuluan
1. Letak Sumber Bahan Baku
Bahan baku utama yaitu air laut dapat diperoleh dari pulau
madura yang memiliki kandungan NaCl tinggi, karena pulau Madura
merupakan penghasil utama garam di Indonesia. Pengadaan bahan
baku harus benar-benar diperhatikan karena merupakan kebutuhan
utama bagi kelangsungan dan kelancaran suatu produksi.
2. Utilitas
Sarana utilitas utama yaitu air dan listrik masing-masing
dipenuhi dari pihak pengelola kawasan industri, baik dari sumber air
tanah maupun sungai serta jaringan PLN setempat (untuk kebutuhan
listrik).
3. Fasilitas Transportasi
Sarana transportasi sangatlah penting, berkaitan dengan
kelancaran penyediaan bahan baku dan pemasaran produk. Pemasaran
produk terutama dilakukan lewat jalur laut sedangkan transport bahan
baku tidak mengalami banyak permasalahan.
4. Tenaga Kerja
Penyediaan tenaga kerja mempertimbangkan beberapa hal,
meliputi : jumlah, kualitas, besar upah minimum, keahlian, dan
produktifitas tenaga kerja. Jumlah tenaga kerja terlatih dan
berpendidikan di Jawa Timur.
5.
Pemasaran
Daerah pemasaran sebagian besar berada di pulau Jawa
sehingga untuk mempermudah pemasaran ditempuh lewat jalur
--------------------------------------------------------------------------------------------------Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
I 5
Pendahuluan
laut. Hal ini tidak menjadi masalah karena sodium hipoklorit
adalah bahan baku yang sangat dibutuhkan bagi industri terutama
di Pulau Jawa.
I.6
SIFAT BAHAN BAKU DAN PRODUK
I.6.1
Bahan Baku
1. Air Laut
Menurut Kirk & Othmer kandungan garam sekitar 3-4%
dimana kandungan NaCl nya sekitar 2,5 %, yaitu :
H2O
: 96,58 % wt
NaCl
: 2,68 % wt
Garam Lain : 0,74 % wt
Rho
: 1025 kg/m3 at 20oC 101.3 kPa
2. NaCl
Nama Lain
: Natrium Chloride, sodium chloric
Rumus Molekul
: NaCl
Rumus Bangun
:
Berat Molekul
: 58,44
Warna
: Colorles Crystals
Bau
: berbau
Bentuk
: Crystal
Melting Point
: 801°C; 1074 K
Boiling Point
: 1413°C; 1686 K
Solubility, Water : 359 gr/100 gr H2O (H2O=0°C)
Densitas
: 2,165 gr/cm3
--------------------------------------------------------------------------------------------------Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
I 6
Pendahuluan
I.6.2
Produk utama
1.
(Wikipedia & Perry 8edpage 2-24)
Sodium Hipoklorit
Nama Lain
: Natrium Hipoklorit, sodium chlorate (I)
Rumus Molekul : NaOCl
Rumus Bangun
:
Berat Molekul
: 74,44
Warna
: hijau kekuningan
Bau
: berbau
Bentuk
: liquid
Specific Gravity
: 1,19
Density
: 1,11 gr/cm3
Melting Point
: 18°C; 291 K
Boiling Point
: 101°C; 374 K
Solubility, Water : 29,3 gr/100 gr H2O (H2O=0°C)
I.6.3
Produk Samping :
1. Hydrogen
Nama Lain
(Wikipedia & Perry 7ed : 1999)
: Hydrogen Gas, LH2 (liquifying)
Rumus Molekul
: H2
Berat Molekul
:2
Warna
: tidak berwarna
Bau
: tidak berbau
--------------------------------------------------------------------------------------------------Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
I 7
Pendahuluan
Bentuk
: gas
Specific Gravity
: 0,0709
Melting Point
: -259,1°C
Boiling Point
: -252,7°C
Solubility, Water
: 2,1 cc/100 cc H2O (H2O=0°C)
Solubility, Water
: 0,85 cc/100 cc H2O (H2O=80°C)
Kadar produk : minimum 95%
(Wikipedia.org)
Kegunaan :
1. Industri Ammonia
68%
2. Industri Methanol
13%
3. Industri Pemurnian
6%
4. Industri Liquifying
1%
5. Industri Lainnya
12%
--------------------------------------------------------------------------------------------------Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
BAB II
PEMILIHAN PROSES DAN URAIAN PROSES
II.1
SECARA UMUM
Sodium hipoklorit (NaOCl) merupakan senyawa kimia yang sangat
efektif digunakan untuk pemurnian air. Untuk skala besar senyawa ini
digunakan sebagai bleaching, odor removal, dan juga sebagai disinfektan.
Pada kehidupan manusia sehari-hari lebih dikenal dengan nama pemutih.
Sodium hipoklorit bewarna kekunningan dengan bau yang khas,
merupakan senyawa yang tidak stabil dan dapat bereaksi dengan zat asam,
cahaya matahari, beberapa metal, corrosive gas, dll. Sodium hipoklorit
juga merupakan basa lemah dan mudah terbakar.
Ada dua macam proses dalam pembuatan sodium hipoklorit, yaitu
1. Pembuatan NaOCl dari air laut dengan proses elektrolisa, dengan
cara melarutkan NaCl dengan air yang menghasilkan larutan garam.
Larutan garam di elektrolisa menghasilkan larutan sodium hipoklorit
dan juga gas hidrogen.
2. Pembuatan NaOCl dengan pencampuran gas klorine dan NaOH,
dengan penambahan gas chlorine (Cl2) dengan caustic soda (NaOH)
menghasilkan sodium hipoklorit, air (H2O) dan juga garam (NaCl).
Dimana bahan baku yang dipergunakan untuk kedua proses diatas
berbeda-beda.
II - 1
--------------------------------------------------------------------------------------------------Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
II 2
Seleksi & Uraian Proses
II.2
URAIAN PROSES
II.2.1 Pembuatan NaOCl dari air laut dengan proses elektrolisa
(electrochlorination).
Gambar II.1 Flowsheet dasar PLTU BANTEN SURALAYA
Pada pembuatan Sodium hipoklorit dengan proses elektrolisa,
sebenarnya serupa dengan pembuatan natrium hidroksida dengan proses
elektrolisa, Bahan baku yang digunakan dari air laut.
Electrochlorination adalah suatu metode produksi senyawa
chlorine yaitu NaOCl (sodium hypochlorite) dengan cara elektrolisis pada
air laut. Proses produksi sodium hypochlorite adalah menggunakan
elektrolisa. Elektrolisa adalah metode untuk menggunakan arus listrik
searah untuk menggerakkan sebuah reaksi kimia non-spontan. Elektrolisa
seringkali digunakan untuk memisahkan unsur kimia dalam suatu senyawa
kimia dan atau untuk memicu reaksi untuk membentuk senyawa kimia
baru. Untuk kapasitas besar, diperlukan arus listrik yang tinggi agar proses
reaksi kimia menjadi efektif dan efisien.
--------------------------------------------------------------------------------------------------Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
II 3
Seleksi & Uraian Proses
Air laut yang mengandung garam sekitar 3-4 %, dimana
kandungan NaCl-nya sekitar 2,5 % dielektrolisa dengan menggunakan
electrolyzer yang terhubung dengan arus DC. Dengan adanya aliran arus
listrik DC, maka air laut yang masuk kedalam cell akan terurai menjadi :
•
Garam (NaCl) menjadi ion Na+ dan ion Cl-
•
Air (H2O) menjadi ion 2H+ dan ion O2Karena ion 2H+ cenderung lebih stabil jika berdiri sendiri, maka
ion 2H+ merubah bentuk molekul gas gas hydrogen yaitu H2. Sedangkan
ion O2- cenderung lebih negative terhadap ion Na+ dan ion Cl-. Akibat
ketiga ion tersebut bersatu membentuk ikatan yang lebih stabil yaitu
molekul NaOCl atau sodium hipoklorit.
Reaksinya
adalah
sebagai
berikut:
1. Reaksi Oksidasi ion chloride pada sisi
anoda diikuti reaksi hidrolisis dari gas
chlorine :
2Cl-
Cl2 + 2e
Cl2 + H2O
HOCl + HCl
2. Reaksi reduksi ion sodium pada sisi katoda diikuti secara cepat terjadi
reaksi hidrolisa dari sodium :
Na+ + e-
Na
2Na+ + 2H2O + 2e
H2 + 2NaOH
--------------------------------------------------------------------------------------------------Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
II 4
Seleksi & Uraian Proses
3. Asam HCl dan HOCl dihasilkan di anoda bereaksi dengan basa NaOH
yang dihasilkan pada katoda :
HCl + NaOH
HOCl + NaOH
NaCl + H2O
NaOCl + H2O
Nilai Potensial Sel Teoritis
Bayu Prianto, Pusat Teknologi Dirgantara Terapan, LAPAN. 2008
Total Reaksi:
NaCl + H2O (
Electrolisis
) NaOCl + H2
Berdasarkan Tabel diatas untuk proses pembentukan Sodium
Hipoklorit memerlukan nilai potensial sel sebesar 2,5 V.
Prinsip kerja Electrochlorination adalah proses elektrolisa air laut
yang telah dijelaskan. Mula-mula air laut dipompa masuk oleh seawater
booster pump ke modul generator / elektroliser. Air laut ini terlebih dahulu
melewati filter untuk penyaringan kotoran. Setelah melalui filter air laut
memasukki elektroliser yang dialiri arus listrik searah (DC). Arus untuk
elektrolisa air laut dapat diatur besarannya dan periode kenaikkannya
hingga mencapai nilai yang telah ditetapkan.. Arus listrik dinaikkan secara
bertahap hingga mencapai besaran yang diinginkan. Dengan arus listrik
sebesar 1000-1500A target kadar Chlorine yang dibutuhkan telah
mencukupi. Produk sodium hypochlorite yang dihasilkan disimpan dalam
--------------------------------------------------------------------------------------------------Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
II 5
Seleksi & Uraian Proses
storage tank. Gas Hidrogen di kompresor masuk kedalam gas holder,
sedangkan NaOCl masuk ke distilasi untuk memisahkan NaOCl, agar
mendapatkan konsentrasi larutan yang lebih baik.. Selanjutnya di package
dalam bentuk solution.
Flow sheet dasar
Gas Holder
H
Air Laut
Reaktor
elektrolisa
Filtrasi
Heat
Exchanger
Distilasi
Produk
II.2.2 Pembuatan NaOCl dengan pencampuran gas klorine dan NaOH
dengan proses elektrolisa
Sodium hipoklorit dihasilkan menambahkan Klorin gas (CL2)
untuk kaustik soda (NaOH). Bila ini dilakukan, Sodium hipoklorit
(NaOCl), air (H2O) dan garam (NaCl) yang diproduksi sesuai dengan
reaksi berikut:
Cl2 + 2NaOH → NaOCl + NaCl + H2O
Klor bereaksi dengan sodium hidroksida menjadi natrium
hipoklorit (NaOCl). Natrium hipoklorit dikenal sebagai Bleach. Pemutih
(NaOCl) tidak dapat dikombinasikan dengan asam. Ketika NaOCl terjadi
kontak dengan asam, hipoklorit menjadi tidak stabil, menyebabkan Klor
gas beracun (CL2) untuk keluar.
Pertama-tama gas Cl2 direaksikan dengan NaOH cair dalam
keadaan dingin (40oC) akan menghasilkan NaOCl dan juga NaCl sebagai
--------------------------------------------------------------------------------------------------Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
II 6
Seleksi & Uraian Proses
produk samping. Proses yang dilakukan sama dengan proses sebelumnya
hanya saja bahan baku yang digunakan berbeda.
Seleksi Proses
Parameter
Bahan Baku Utama
Proses
Bahan Baku Pembantu
Produk samping
Macam Proses
Cl2 + NaOH
Elektrolisa
–
Cl2 dan NaOH
Air laut
Pencampuran dan
Pemisahan dan
elektrolisa
Elektrolisa
-
NaCl
H2
o
Suhu operasi
40 C
40oC
Utilitas
Ekonomis
Ekonomis
Aliran Proses
Sederhana
Sederhana
Kadar Produk
5-10%
15%
Dari tinjauan proses pembuatan sodium hipoklorit diatas, maka
dapat kami buat kesimpulan bahwa proses yang dipilih adalah proses
yang pertama yaitu Pembuatan Sodium Hipoklorit Dari Air Laut Dengan
Proses Elektrolisa dengan beberapa faktor pendukung :
a. Bahan baku mudah didapat dan ekonomis.
b. Kebutuhan utilitas lebih ekonomis dengan suhu operasi yang
rendah.
c. Kadar produk yang dihasilkan memenuhi pasar.
d. Produk samping lebih memiliki nilai jual yang tinggi.
e. Kadar produk yang tinggi dapat menaikkan harga jual.
--------------------------------------------------------------------------------------------------Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
II 7
Seleksi & Uraian Proses
--------------------------------------------------------------------------------------------------Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
DARI AIR LAUT
DENGAN PROSES ELEKTROLISA
PRA RENCANA PABRIK
OLEH :
SAVITRY KURNIASTITI
NPM. 0831010034
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”
JAWA TIMUR
2012
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
LEMBAR PENGESAHAN
TUGAS AKHIR
PABRIK SODIUM HIPOKLORIT DARI AIR LAUT DENGAN
PROSES ELEKTROLISA
Disusun Oleh :
SAVITRY KURNIASTITI
NPM : 0831010034
Telah dipertahankan dihadapan dan diterima oleh Tim Penguji Tugas Akhir
Program Studi Teknik Kimia FTI UPN ’’Veteran’’ Jawa Timur
pada tanggal, 15 Juni 2012
Tim Penguji,
Pembimbing,
1.
Ir. Tutuk Harsini, MT
NIP. 19520916 198203 2 001
Ir. I Wayan Warsa
NIP. 19500515 198503 1 001
2.
Ir. Bambang Wahyudi, MS
NIP. 19580711 198503 1 001
3.
Ir. Siswanto
NIP. 19541212 198303 1 001
Mengetahui :
Dekan Fakultas Teknologi Industri
Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur
Ir. Sutiyono, MT
NIP. 19600713 198703 1 001
i
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
KATA PENGANTAR
Puji syukur panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan
segala rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan Tugas
Akhir ini dengan judul : “Pabrik Sodium Hipoklorit Dari Air Laut Dengan Proses
Elektrolisa”.
Tugas Akhir ini diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan dalam
memperoleh gelar Sarjana Teknik, Program Studi Teknik Kimia pada Universitas
Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.
Dalam penyusunan skripsi ini penulis telah banyak mendapatkan
bantuan, bimbingan dan dorongan dari banyak pihak, maka melalui kesempatan
ini penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sangat mendalam kepada :
1. Bapak Ir. Sutiyono, MT
Selaku Dekan FTI UPN “Veteran” Jawa Timur
2. Ibu Ir. Retno Dewati, MT
Selaku Ketua Program Studi Teknik Kimia, FTI,UPN “Veteran”
Jawa Timur.
3. Bapak Ir. I Wayan Warsa
Selaku
Dosen
Pembimbing
yang
dengan
ketulusan
hati
menyediakan waktu untuk memberikan bimbingan dan pengarahan kepada
penulis sampai selesainya tugas akhir ini.
4. Dosen Program Studi Teknik Kimia , FTI , UPN “Veteran” Jawa Timur.
ii
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
5. Seluruh Civitas Akademik Program Studi Teknik Kimia , FTI , UPN
“Veteran” Jawa Timur.
6. Bapak Siam Prijanto dan Ibu Emidawati selaku kedua orangtua serta
kakak-kakakku tercinta yang telah memberikan dukungan dan bantuan
baik moril maupun spirituil serta doa kepada penulis.
7. Muh. Rizal Ferdiansyah yang sudah membantu dan memberikan
semangat, teman-teman ku tersayang anak B angkatan 2008 yang tidak
sempat penulis ungkapkan, penulis mengucapkan terima kasih yang
sebesar-besarnya atas dukungan dan bantuan kalian semua.
8. Meiswita
Romalawati
dan
Silfi
Nurul
Hikmah
sebagai
teman
seperjuangan. Semangat Kakak..
9. Pihak – pihak lain yang belum sempat penulis ungkapkan yang telah
memberikan dukungan maupun bantuan baik secara langsung ataupun
tidak langsung, penulis mengucapkan banyak terima kasih.
Penulis sadar, dalam penulisan tugas akhir ini masih jauh dari
sempurna. Oleh karena itu penulis mohon maaf yang sebesar-besarnya apabila
terjadi kesalahan baik yang disengaja ataupun tidak sengaja selama penulisan
tugas akhir ini.
Akhir kata, atas pehatiannya penulis ucapkan terima kasih.
Surabaya , 14 Juni 2012
Penulis
iii
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................ i
KATA PENGANTAR ................................................................................ ii
DAFTAR ISI ............................................................................................... iv
DAFTAR TABEL ....................................................................................... v
DAFTAR GAMBAR .................................................................................. vi
INTISARI.................................................................................................... vii
BAB
I
PENDAHULUAN .................................................................. I-1
BAB II
SELEKSI DAN URAIAN PROSES ....................................... II-1
BAB III
NERACA MASSA ................................................................. III-1
BAB IV
NERACA PANAS .................................................................. IV-1
BAB V
SPESIFIKASI ALAT ............................................................. V-1
BAB VI
PERENCANAAN ALAT UTAMA ....................................... VI-1
BAB VII
INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA.......... VII-1
BAB VIII UTILITAS ............................................................................. VIII-1
BAB IX
LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK............................... IX -1
BAB X
ORGANISASI PERUSAHAAN ............................................ X -1
BAB XI
ANALISA EKONOMI ........................................................... XI-1
BAB XII PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN ................................ XII-1
DAFTAR PUSTAKA
iv
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
DAFTAR TABEL
Tabel VII.1.
Instrumentasi pada Pabrik
VII - 5
Tabel VII.2.
Jenis Dan Jumlah Fire – Extinguisher
VII - 8
Tabel VIII.4.1 Kebutuhan Listrik Untuk Peralatan Proses Dan Utilitas VIII-63
Tabel VIII.4.2. Kebutuhan Listrik Untuk Penerangan Ruang Pabrik
Dan Daerah Proses
VIII-64
Tabel IX.1.
Pembagian Luas Pabrik
IX - 7
Tabel X.1.
Jadwal Kerja Karyawan Proses
X-9
Tabel X.2.
Perincian Jumlah Tenaga Kerja
X - 11
Tabel XI.1.
Biaya Total Produksi Dalam Berbagai Kapasitas
XI - 7
Tabel XI.2.
Modal Sendiri Pada Tahun Konstruksi
XI - 7
Tabel XI.3.
Modal Pinjaman Pada Tahun Konstruksi
XI – 8
Tabel XI.4.
Tabel Cash Flow
XI - 10
Tabel XI.5.
Internal Rate Of Return (IRR)
XI - 14
Tabel XI.7.
Pay Out Periode
XI – 16
v
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
DAFTAR GAMBAR
Gambar IX.1 Lay Out Pabrik ……………….……………….…………
IX - 8
Gambar IX.2 Peta Lokasi Pabrik ……………….……………….………
IX - 10
Gambar IX.3 Lay Out Peralatan Pabrik ……………….……………….
IX - 11
Gambar X.1 Struktur Organisasi Perusahaan ……………….…………
X - 13
Gambar XI.1 Grafik BEP ……………….……………….……………
XI - 18
vi
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
INTISARI
Perencanaan pabrik Sodium Hipoklorit ini diharapkan dapat berproduksi
dengan kapasitas 18.500 ton Sodium Hipoklorit / tahun dalam bentuk cair. Pabrik
beroperasi secara continuous selama 330 hari dalam setahun.
Sodium hipoklorit sangat diperlukan oleh berbagai industri kimia di
Indonesia karena banyak dipergunakan secara luas pada bidang industri kimia
proses seperti pada industri kertas, dimana sodium hipoklorit merupakan bahan
baku utama sebagai proses bleaching. Sodium hipoklorit juga berfungsi untuk
melumpuhkan (disinfektan) mikroorganisme laut agar tidak bersarang dan
merusak (biofouling) pada instalasi-instalasi yang menggunakan air laut. Sodium
hipoklorit juga digunakan untuk kebutuhan rumah tangga seperti pemutih pakaian,
dan juga untuk pengolahan air.
Secara singkat, uraian proses dari pabrik Sodium hipoklorit sebagai
berikut :
Pertama-tama Air laut yang mengandung NaCl dan H2O dielektrolisa
membentuk sodium hipoklorit Larutan produk elektrolisa kemudian diumpankan
pada kolom distilasi untuk proses pemisahan Sodium Hipoklorit dengan NaCl
yang masih terkandung didalam larutan produk. Sodium Hipoklorit dari kolom
distilasi kemudian disimpan dalam bentuk liquid sebagai produk akhir.
Pendirian pabrik berlokasi di Sepuluh, Madura dengan ketentuan :
Bentuk Perusahaan
: Perseroan Terbatas
Sistem Organisasi
: Garis dan Staff
vii
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Jumlah Karyawan
: 124 orang
Sistem Operasi
: Continuous
Waktu Operasi
: 330 hari/tahun ; 24 jam/hari
Analisa Ekonomi :
* Massa Konstruksi
: 2 Tahun
* Umur Pabrik
: 10 Tahun
* Fixed Capital Investment (FCI)
: Rp. 54.047.813.566,01
* Working Capital Investment (WCI)
: Rp. 293.333.333,26
* Total Capital Investment (TCI)
: Rp. 54.341.146899,27
* Biaya Utilitas (1 tahun)
: Rp.
3.177.508.411,81
* Biaya Produksi Total (Total Production Cost)
: Rp. 36.350.672.886,17
* Hasil Penjualan Produk (Sale Income)
: Rp. 64.142.174.481
* Bunga Bank (Kredit Investasi Bank BNI)
: 12%
* Internal Rate of Return
: 36,84%
* Rate On Equity
: 53,94%
* Pay Out Periode
: 2 Tahun 10 Bulan
* Break Even Point (BEP)
: 31,31%
viii
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
BAB I
PENDAHULUAN
I.1
LATAR BELAKANG
Natrium hipoklorit adalah senyawa kimia dengan rumus NaClO
dikenal juga sebagai sodium hipoklorit. Larutan sodium hipoklorit
umumnya dikenal sebagai pemutih atau chlorox, sering digunakan sebagai
disinfektan atau pemutih.
Sodium hipoklorit pertama kali diproduksi pada 1789 oleh Claude
Louis Berthollet di laboratorium nya di dermaga Javel di Paris, Perancis,
dengan
melewatkan
gas
klor
melalui
suatu
larutan
natrium
karbonat. Cairan yang dihasilkan, yang dikenal sebagai "Eau de Javel"
("Javel air"), adalah larutan sodium hipoklorit lemah. Menjelang akhir
abad kesembilan belas, ES Smith mematenkan metode produksi natrium
hipoklorit melibatkan elektrolisis air garam untuk menghasilkan natrium
hidroksida dan gas klorin, yang kemudian dicampur untuk membentuk
natrium hipoklorit.
Sodium hipoklorit sangat diperlukan oleh berbagai industri kimia
di Indonesia karena banyak dipergunakan secara luas pada bidang industri
kimia proses seperti pada industri kertas, dimana sodium hipoklorit
merupakan bahan baku utama sebagai proses bleaching. Sodium hipoklorit
juga berfungsi untuk melumpuhkan (disinfektan) mikroorganisme laut
agar tidak bersarang dan merusak (biofouling) pada instalasi-instalasi yang
menggunakan air laut. Sodium hipoklorit juga digunakan untuk kebutuhan
rumah tangga seperti pemutih pakaian, dan juga untuk pengolahan air.
Proses produksi sodium hypochlorite adalah menggunakan
elektrolisa. Elektrolisa adalah metode untuk menggunakan arus listrik
searah untuk menggerakkan sebuah reaksi kimia non-spontan. Elektrolisa
seringkali digunakan untuk memisahkan unsur kimia dalam suatu senyawa
I - 1
--------------------------------------------------------------------------------------------------Pra Rencana
Pabrik
Hipoklorit
Hak Cipta ©
milik UPN Sodium
"Veteran" Jatim
:
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
I 2
Pendahuluan
kimia dan atau untuk memicu reaksi untuk membentuk senyawa kimia
baru. Untuk kapasitas besar, diperlukan arus listrik yang tinggi agar proses
reaksi kimia menjadi efektif dan efisien.
I.2
TUJUAN
Perencanaan pabrik sodium hipoklorit ini memiliki tujuan utama
yaitu untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri, dimana kebutuhan akan
sodium hipoklorit ini cenderung meningkat setiap tahunnya.
I.3
MANFAAT
Sodium Hipoklorit dibutuhkan untuk memenuhi kebutuhan industri
kimia maupun kebutuhan rumah tangga, yaitu kegunaan sodium hipoklorit
pada industri kertas pada proses bleaching, pemutih pakaian, tekstil,
pengolahan air dan juga desinfektan.
I.4
ASPEK EKONOMI
Kebutuhan sodium hipoklorit di Indonesia khususnya, semakin
meningkat dengan peningkatan pertumbuhan kapasitas pada bidang
industri kimia. Kebutuhan sodium hipoklorit untuk Indonesia dapat
ditabelkan sebagai berikut :
Tabel I.1. Produksi Sodium Hipoklorit di Indonesia.
Tahun
Kapasitas (ton/th)
1997
7500
1999
338
2000
6334
2002
10545
2003
10545
2004
10545
2005
11688
2006
12661
2012
18500
Sumber : BPS Surabaya
--------------------------------------------------------------------------------------------------Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
I 3
Pendahuluan
Berdasarkan data dari BPS,
dapat kita lihat bahwa kebutuhan
Sodium hipoklorit (NaOCl) di Indonesia tidak terlalu besar yaitu antara
9.000– 10.000. ton/Thn. Sehingga dapat kita perkirakan untuk dua – tiga
tahun kedepan peningkatan produk NaOCl ± 12.000 ton/thn. Maka untuk
kapasitas terpasang pada pabrik ini, direncanakan kapasitas produksi
pabrik berlebih 50% untuk konsumsi dalam negeri. Sedangkan
harga
bahan baku dan produk yang akan kita hasilkan untuk pabrik ini yaitu :
1. Bahan baku yang digunakan pada pabrik NaOCl adalah air laut. Oleh
karena sebagian besar wilayah Indonesia dikelilingi lautan, maka
persediaan bahan baku yang telah ada sudah dirasa cukup untuk dapat
memenuhi kebutuhan bahan baku pabrik Sodium Hipoklorit (NaOCl)
ini.
2. Harga jual produk yang akan dihasilkan yaitu NaOCl (Sodium
Hipoklorit) dipasaran umumnya berkisar antara Rp 13500 per galon.
Harga diatas sewaktu-waktu juga akan terus berubah seiring
perkembangan harga dollar di Indonesia.
I.5
LOKASI PABRIK
Pemilihan lokasi pabrik secara geografis dapat memberikan
pengaruh yang besar terhadap lancarnya kegiatan industri. Oleh karena itu
harus dipertimbangkan agar dapat memberikan keuntungan yang sebesarbesarnya pada perusahaan. Pabrik Sodium Hipoklorit ini direncanakan
akan didirikan di Pulau Madura, Propinsi Jawa Timur. Pemilihan lokasi di
Madura mempertimbangkan beberapa hal, diantaranya :
--------------------------------------------------------------------------------------------------Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
I 4
Pendahuluan
1. Letak Sumber Bahan Baku
Bahan baku utama yaitu air laut dapat diperoleh dari pulau
madura yang memiliki kandungan NaCl tinggi, karena pulau Madura
merupakan penghasil utama garam di Indonesia. Pengadaan bahan
baku harus benar-benar diperhatikan karena merupakan kebutuhan
utama bagi kelangsungan dan kelancaran suatu produksi.
2. Utilitas
Sarana utilitas utama yaitu air dan listrik masing-masing
dipenuhi dari pihak pengelola kawasan industri, baik dari sumber air
tanah maupun sungai serta jaringan PLN setempat (untuk kebutuhan
listrik).
3. Fasilitas Transportasi
Sarana transportasi sangatlah penting, berkaitan dengan
kelancaran penyediaan bahan baku dan pemasaran produk. Pemasaran
produk terutama dilakukan lewat jalur laut sedangkan transport bahan
baku tidak mengalami banyak permasalahan.
4. Tenaga Kerja
Penyediaan tenaga kerja mempertimbangkan beberapa hal,
meliputi : jumlah, kualitas, besar upah minimum, keahlian, dan
produktifitas tenaga kerja. Jumlah tenaga kerja terlatih dan
berpendidikan di Jawa Timur.
5.
Pemasaran
Daerah pemasaran sebagian besar berada di pulau Jawa
sehingga untuk mempermudah pemasaran ditempuh lewat jalur
--------------------------------------------------------------------------------------------------Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
I 5
Pendahuluan
laut. Hal ini tidak menjadi masalah karena sodium hipoklorit
adalah bahan baku yang sangat dibutuhkan bagi industri terutama
di Pulau Jawa.
I.6
SIFAT BAHAN BAKU DAN PRODUK
I.6.1
Bahan Baku
1. Air Laut
Menurut Kirk & Othmer kandungan garam sekitar 3-4%
dimana kandungan NaCl nya sekitar 2,5 %, yaitu :
H2O
: 96,58 % wt
NaCl
: 2,68 % wt
Garam Lain : 0,74 % wt
Rho
: 1025 kg/m3 at 20oC 101.3 kPa
2. NaCl
Nama Lain
: Natrium Chloride, sodium chloric
Rumus Molekul
: NaCl
Rumus Bangun
:
Berat Molekul
: 58,44
Warna
: Colorles Crystals
Bau
: berbau
Bentuk
: Crystal
Melting Point
: 801°C; 1074 K
Boiling Point
: 1413°C; 1686 K
Solubility, Water : 359 gr/100 gr H2O (H2O=0°C)
Densitas
: 2,165 gr/cm3
--------------------------------------------------------------------------------------------------Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
I 6
Pendahuluan
I.6.2
Produk utama
1.
(Wikipedia & Perry 8edpage 2-24)
Sodium Hipoklorit
Nama Lain
: Natrium Hipoklorit, sodium chlorate (I)
Rumus Molekul : NaOCl
Rumus Bangun
:
Berat Molekul
: 74,44
Warna
: hijau kekuningan
Bau
: berbau
Bentuk
: liquid
Specific Gravity
: 1,19
Density
: 1,11 gr/cm3
Melting Point
: 18°C; 291 K
Boiling Point
: 101°C; 374 K
Solubility, Water : 29,3 gr/100 gr H2O (H2O=0°C)
I.6.3
Produk Samping :
1. Hydrogen
Nama Lain
(Wikipedia & Perry 7ed : 1999)
: Hydrogen Gas, LH2 (liquifying)
Rumus Molekul
: H2
Berat Molekul
:2
Warna
: tidak berwarna
Bau
: tidak berbau
--------------------------------------------------------------------------------------------------Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
I 7
Pendahuluan
Bentuk
: gas
Specific Gravity
: 0,0709
Melting Point
: -259,1°C
Boiling Point
: -252,7°C
Solubility, Water
: 2,1 cc/100 cc H2O (H2O=0°C)
Solubility, Water
: 0,85 cc/100 cc H2O (H2O=80°C)
Kadar produk : minimum 95%
(Wikipedia.org)
Kegunaan :
1. Industri Ammonia
68%
2. Industri Methanol
13%
3. Industri Pemurnian
6%
4. Industri Liquifying
1%
5. Industri Lainnya
12%
--------------------------------------------------------------------------------------------------Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
BAB II
PEMILIHAN PROSES DAN URAIAN PROSES
II.1
SECARA UMUM
Sodium hipoklorit (NaOCl) merupakan senyawa kimia yang sangat
efektif digunakan untuk pemurnian air. Untuk skala besar senyawa ini
digunakan sebagai bleaching, odor removal, dan juga sebagai disinfektan.
Pada kehidupan manusia sehari-hari lebih dikenal dengan nama pemutih.
Sodium hipoklorit bewarna kekunningan dengan bau yang khas,
merupakan senyawa yang tidak stabil dan dapat bereaksi dengan zat asam,
cahaya matahari, beberapa metal, corrosive gas, dll. Sodium hipoklorit
juga merupakan basa lemah dan mudah terbakar.
Ada dua macam proses dalam pembuatan sodium hipoklorit, yaitu
1. Pembuatan NaOCl dari air laut dengan proses elektrolisa, dengan
cara melarutkan NaCl dengan air yang menghasilkan larutan garam.
Larutan garam di elektrolisa menghasilkan larutan sodium hipoklorit
dan juga gas hidrogen.
2. Pembuatan NaOCl dengan pencampuran gas klorine dan NaOH,
dengan penambahan gas chlorine (Cl2) dengan caustic soda (NaOH)
menghasilkan sodium hipoklorit, air (H2O) dan juga garam (NaCl).
Dimana bahan baku yang dipergunakan untuk kedua proses diatas
berbeda-beda.
II - 1
--------------------------------------------------------------------------------------------------Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
II 2
Seleksi & Uraian Proses
II.2
URAIAN PROSES
II.2.1 Pembuatan NaOCl dari air laut dengan proses elektrolisa
(electrochlorination).
Gambar II.1 Flowsheet dasar PLTU BANTEN SURALAYA
Pada pembuatan Sodium hipoklorit dengan proses elektrolisa,
sebenarnya serupa dengan pembuatan natrium hidroksida dengan proses
elektrolisa, Bahan baku yang digunakan dari air laut.
Electrochlorination adalah suatu metode produksi senyawa
chlorine yaitu NaOCl (sodium hypochlorite) dengan cara elektrolisis pada
air laut. Proses produksi sodium hypochlorite adalah menggunakan
elektrolisa. Elektrolisa adalah metode untuk menggunakan arus listrik
searah untuk menggerakkan sebuah reaksi kimia non-spontan. Elektrolisa
seringkali digunakan untuk memisahkan unsur kimia dalam suatu senyawa
kimia dan atau untuk memicu reaksi untuk membentuk senyawa kimia
baru. Untuk kapasitas besar, diperlukan arus listrik yang tinggi agar proses
reaksi kimia menjadi efektif dan efisien.
--------------------------------------------------------------------------------------------------Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
II 3
Seleksi & Uraian Proses
Air laut yang mengandung garam sekitar 3-4 %, dimana
kandungan NaCl-nya sekitar 2,5 % dielektrolisa dengan menggunakan
electrolyzer yang terhubung dengan arus DC. Dengan adanya aliran arus
listrik DC, maka air laut yang masuk kedalam cell akan terurai menjadi :
•
Garam (NaCl) menjadi ion Na+ dan ion Cl-
•
Air (H2O) menjadi ion 2H+ dan ion O2Karena ion 2H+ cenderung lebih stabil jika berdiri sendiri, maka
ion 2H+ merubah bentuk molekul gas gas hydrogen yaitu H2. Sedangkan
ion O2- cenderung lebih negative terhadap ion Na+ dan ion Cl-. Akibat
ketiga ion tersebut bersatu membentuk ikatan yang lebih stabil yaitu
molekul NaOCl atau sodium hipoklorit.
Reaksinya
adalah
sebagai
berikut:
1. Reaksi Oksidasi ion chloride pada sisi
anoda diikuti reaksi hidrolisis dari gas
chlorine :
2Cl-
Cl2 + 2e
Cl2 + H2O
HOCl + HCl
2. Reaksi reduksi ion sodium pada sisi katoda diikuti secara cepat terjadi
reaksi hidrolisa dari sodium :
Na+ + e-
Na
2Na+ + 2H2O + 2e
H2 + 2NaOH
--------------------------------------------------------------------------------------------------Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
II 4
Seleksi & Uraian Proses
3. Asam HCl dan HOCl dihasilkan di anoda bereaksi dengan basa NaOH
yang dihasilkan pada katoda :
HCl + NaOH
HOCl + NaOH
NaCl + H2O
NaOCl + H2O
Nilai Potensial Sel Teoritis
Bayu Prianto, Pusat Teknologi Dirgantara Terapan, LAPAN. 2008
Total Reaksi:
NaCl + H2O (
Electrolisis
) NaOCl + H2
Berdasarkan Tabel diatas untuk proses pembentukan Sodium
Hipoklorit memerlukan nilai potensial sel sebesar 2,5 V.
Prinsip kerja Electrochlorination adalah proses elektrolisa air laut
yang telah dijelaskan. Mula-mula air laut dipompa masuk oleh seawater
booster pump ke modul generator / elektroliser. Air laut ini terlebih dahulu
melewati filter untuk penyaringan kotoran. Setelah melalui filter air laut
memasukki elektroliser yang dialiri arus listrik searah (DC). Arus untuk
elektrolisa air laut dapat diatur besarannya dan periode kenaikkannya
hingga mencapai nilai yang telah ditetapkan.. Arus listrik dinaikkan secara
bertahap hingga mencapai besaran yang diinginkan. Dengan arus listrik
sebesar 1000-1500A target kadar Chlorine yang dibutuhkan telah
mencukupi. Produk sodium hypochlorite yang dihasilkan disimpan dalam
--------------------------------------------------------------------------------------------------Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
II 5
Seleksi & Uraian Proses
storage tank. Gas Hidrogen di kompresor masuk kedalam gas holder,
sedangkan NaOCl masuk ke distilasi untuk memisahkan NaOCl, agar
mendapatkan konsentrasi larutan yang lebih baik.. Selanjutnya di package
dalam bentuk solution.
Flow sheet dasar
Gas Holder
H
Air Laut
Reaktor
elektrolisa
Filtrasi
Heat
Exchanger
Distilasi
Produk
II.2.2 Pembuatan NaOCl dengan pencampuran gas klorine dan NaOH
dengan proses elektrolisa
Sodium hipoklorit dihasilkan menambahkan Klorin gas (CL2)
untuk kaustik soda (NaOH). Bila ini dilakukan, Sodium hipoklorit
(NaOCl), air (H2O) dan garam (NaCl) yang diproduksi sesuai dengan
reaksi berikut:
Cl2 + 2NaOH → NaOCl + NaCl + H2O
Klor bereaksi dengan sodium hidroksida menjadi natrium
hipoklorit (NaOCl). Natrium hipoklorit dikenal sebagai Bleach. Pemutih
(NaOCl) tidak dapat dikombinasikan dengan asam. Ketika NaOCl terjadi
kontak dengan asam, hipoklorit menjadi tidak stabil, menyebabkan Klor
gas beracun (CL2) untuk keluar.
Pertama-tama gas Cl2 direaksikan dengan NaOH cair dalam
keadaan dingin (40oC) akan menghasilkan NaOCl dan juga NaCl sebagai
--------------------------------------------------------------------------------------------------Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
II 6
Seleksi & Uraian Proses
produk samping. Proses yang dilakukan sama dengan proses sebelumnya
hanya saja bahan baku yang digunakan berbeda.
Seleksi Proses
Parameter
Bahan Baku Utama
Proses
Bahan Baku Pembantu
Produk samping
Macam Proses
Cl2 + NaOH
Elektrolisa
–
Cl2 dan NaOH
Air laut
Pencampuran dan
Pemisahan dan
elektrolisa
Elektrolisa
-
NaCl
H2
o
Suhu operasi
40 C
40oC
Utilitas
Ekonomis
Ekonomis
Aliran Proses
Sederhana
Sederhana
Kadar Produk
5-10%
15%
Dari tinjauan proses pembuatan sodium hipoklorit diatas, maka
dapat kami buat kesimpulan bahwa proses yang dipilih adalah proses
yang pertama yaitu Pembuatan Sodium Hipoklorit Dari Air Laut Dengan
Proses Elektrolisa dengan beberapa faktor pendukung :
a. Bahan baku mudah didapat dan ekonomis.
b. Kebutuhan utilitas lebih ekonomis dengan suhu operasi yang
rendah.
c. Kadar produk yang dihasilkan memenuhi pasar.
d. Produk samping lebih memiliki nilai jual yang tinggi.
e. Kadar produk yang tinggi dapat menaikkan harga jual.
--------------------------------------------------------------------------------------------------Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
II 7
Seleksi & Uraian Proses
--------------------------------------------------------------------------------------------------Pra Rencana Pabrik Sodium Hipoklorit
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.